Mauvais alignement des données sur les pistes et environnements à fortes vibrations : difficultés et solutions pour les centres de données dans le cloud

Dans les centres de données modernes, au sein desquels des racks de disques durs tournent sans arrêt pour répondre aux besoins croissants en matière de données, la garantie de la fiabilité du stockage est tout aussi vitale que l’augmentation des capacités. Toutefois, la recherche d’une densité surfacique plus élevée, c’est-à-dire la manière la plus efficace et la plus économique d’augmenter la capacité des disques durs, fait inévitablement apparaître de nouvelles difficultés. L’un des problèmes les plus pressants est celui du mauvais alignement des données sur les pistes, phénomène encore plus problématique dans les environnements à fortes vibrations typiques des centres de données très denses. Résoudre ce problème est essentiel non seulement pour protéger l’intégrité des données, mais également pour la prise en charge de l’ensemble des systèmes et applications qui ont besoin d’un stockage fiable. 

Nature du mauvais alignement des données sur les pistes des disques durs.

Un mauvais alignement des données sur les pistes se produit lorsque les cercles concentriques de données écrites sur des plateaux de disques durs, appelés pistes ou cylindres de données, sortent de leur alignement. Ce problème peut être dû à des facteurs environnementaux tels que la vibration des ventilateurs des serveurs, des systèmes de refroidissement ou des racks très denses. Comme l’explique Josiah Wernow, ingénieur en chef chez Seagate, cette perturbation peut modifier le chemin de la piste, créant ainsi un effet similaire à celui d’un « conducteur distrait sur l’autoroute ». 

Ce type de mauvais alignements présente un risque important pour l’intégrité des données. Si certaines pistes glissent vers des pistes adjacentes, les têtes de lecture et d’écriture peuvent avoir du mal à localiser ou à récupérer les données, ce qui peut générer ce que l’on appelle des secteurs défectueux. Dans certains cas, les données stockées dans les zones concernées peuvent ne plus être récupérables. Les conséquences sont évidentes : pour les fournisseurs de services cloud et les entreprises, toute perturbation, même mineure, au niveau de la fiabilité du stockage peut avoir des effets désastreux sur le fonctionnement de l’infrastructure, et entraîner notamment des temps d’arrêt, la perte de données et le mécontentement des client. 

Implications du mauvais alignement des données sur les pistes pour les centres de données dans le cloud et au-delà.

Pour les organisations travaillant dans des environnements cloud ou d’entreprise, les enjeux sont de taille. Les centres de données hébergent des informations critiques pour la finance mondiale, les systèmes de santé, les charges de travail de l’IA et d’innombrables autres secteurs. Lorsque les données ne sont plus alignées sur les pistes, les conséquences sont multiples et compromettent l’ensemble des flux de travail. 

Des répercussions sont même possibles sur l’écosystème de l’infrastructure informatique. Si la fiabilité des données baisse en raison d’un mauvais alignement sur les pistes, les organisations sont contraintes d’investir davantage dans la redondance, les sauvegardes et les mesures de correction des erreurs, ce qui augmente leurs coûts et ralentit l’innovation. Pour les utilisateurs finaux, cela peut entraîner des interruptions des services de streaming, des retards dans les analyses de l’IA ou des erreurs dans des opérations critiques telles que la gestion de la chaîne logistique ou les soins de santé. 

Solutions d’ingénierie pour résoudre le problème d’alignement des données sur les pistes.

Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de s’attaquer à ses causes premières et à ses conséquences technologiques. Seagate a développé toute une série d’innovations visant à garantir qu’une densité supérieure ne se fait pas au détriment de la fiabilité. 

L’actionnement à deux phases est l’une de ces solutions. Par l’ajout d’un actionneur secondaire permettant d’affiner le positionnement des têtes de lecture et d’écriture, les systèmes à deux phases améliorent la précision, même dans les environnements où les vibrations sont fortes. Ce niveau de contrôle permet de garantir l’alignement des têtes sur les pistes cibles. 

Parmi les autres innovations proposées figurent des disques scellés à l’hélium, où l’air à l’intérieur d’un disque dur est remplacé par de l’hélium. L’hélium, plus léger et moins dense que l’air, génère moins de turbulences et de vibrations internes. Ceci améliore la capacité du disque à préserver l’alignement des pistes, même dans des conditions contraignantes. 

Autre innovation de Seagate, l’actionnement à trois phases, une amélioration des systèmes à deux phases. Grâce à un troisième niveau de contrôle, l’actionnement à trois phases apporte un niveau supplémentaire de précision pour contrer les effets de vibrations importantes. Comme l’explique M. Wernow, ce système s’apparente à la présence d’un docker doté de bras étendus permettant une mise en place plus précise des marchandises dans des conditions agitées. 

La technologie OC Lim maintient les têtes sur la piste.

Une autre mesure essentielle est l’application de la technologie On-Cylinder Limit (OC Lim). Fonctionnant comme un garde-fou, cette technologie empêche la tête de lecture et d’écriture de dévier de la piste et ainsi d’altérer les données adjacentes. OC Lim fonctionne comme une protection dynamique intégrée dans le firmware du disque dur. Elle contrôle en permanence la position de la tête de lecture et d’écriture lorsque celle-ci fonctionne sur les pistes étroites d’un disque dur haute densité. Ce système établit des limites de position prédéfinies, fonctionnant comme un garde-fou, que la tête ne peut pas dépasser pendant l’écriture des données. 

Lors du lancement d’une opération d’écriture, OC Lim suit l’alignement de la tête à l’aide des informations de position en temps réel fournies par les capteurs du disque. Si la tête commence à dévier au-delà de ces limites, OC Lim intervient en arrêtant l’opération d’écriture. Ainsi, la tête ne risque pas d’écraser ni d’altérer accidentellement des données sur les pistes adjacentes. 

Ce système peut être adaptatif, ses limites ne sont pas statiques. Dans les implémentations OC Lim dynamiques, ces limites de position peuvent être ajustées en fonction des conditions de fonctionnement du disque, comme des fluctuations de température ou les niveaux de vibration de l’environnement. En s’adaptant en temps réel, OC Lim garantit que la tête fonctionne dans les limites définies, même si les conditions changent. 

De manière générale, OC Lim fonctionne en créant une zone tampon autour de chaque piste, ce qui renforce efficacement la précision des opérations d’écriture. Son rôle est particulièrement important lorsque la largeur des pistes diminue pour s’adapter à des capacités plus élevées, et que des écarts même insignifiants peuvent avoir des effets catastrophiques. Grâce à ce mécanisme, OC Lim protège l’intégrité des données stockées tout en préservant l’efficacité opérationnelle. 

Collaboration avec les clients pour concevoir des solutions sur mesure.

Seagate n’innove pas seule. Toutes ces avancées sont le fruit d’une collaboration étroite avec des exploitants de centres de données qui sont confrontés à des difficultés spécifiques au sein de leurs environnements. Par exemple, certaines installations fonctionnent dans des conditions de température ou de vibration extrêmes, ce qui oblige à configurer spécifiquement les disques pour des charges de travail précises. En intégrant des fonctionnalités telles que la technologie OC Lim dynamique, Seagate garantit que ses solutions sont non seulement efficaces, mais également suffisamment polyvalentes pour répondre aux divers besoins des clients. 

Cette approche collaborative ne se limite pas au matériel. Seagate collabore avec les clients pour simuler des environnements à fortes vibrations et optimiser le positionnement au sein des racks. Ces efforts, associés aux avancées de firmware en matière de détection et de correction des vibrations, garantissent que les disques sont en mesure de faire face à des défis concrets. 

Des bases pour un paysage technologique plus vaste.

L’impact de ces innovations va bien au-delà de la simple prévention du mauvais alignement des données sur les pistes. En garantissant la fiabilité des données au sein des environnements à fortes vibrations, Seagate permet une évolutivité continue des centres de données, qui à leur tour peuvent soutenir des secteurs clés et des technologies émergentes. Par exemple, pour être efficaces, les charges de travail de l’IA ont besoin d’un accès ininterrompu à de vastes ensembles de données. Grâce à la fiabilité du stockage, ces charges de travail peuvent fonctionner sans interruption, ce qui permet de progresser dans des domaines tels que les systèmes autonomes, les diagnostics médicaux et le traitement automatique des langues. 

Les répercussions des efforts de Seagate se remarquent également dans la rentabilité des systèmes informatiques. En atténuant le mauvais alignement des données sur les pistes des disques d’entreprise et en réduisant la nécessité de recourir à des mesures de refroidissement ou de redondance coûteuses, Seagate aide les centres de données à bénéficier de capacités supérieures à un coût total de possession plus bas. Tout ceci contribue à l’obtention d’un écosystème de stockage plus durable, qui bénéficie à la fois aux entreprises et aux utilisateurs finaux. 

L’innovation doit être permanente.

Les difficultés liées au mauvais alignement des données sur les pistes et aux environnements à fortes vibrations vont continuer à évoluer avec l’augmentation des exigences des centres de données. L’engagement de Seagate en faveur de l’innovation garantit que ses solutions de stockage restent à la pointe de la technologie pour surmonter ces difficultés. De l’actionnement à trois phases aux disques à l’hélium, et au-delà, Seagate apporte des solutions aux problèmes actuels, mais jette également les bases des futures avancées technologiques en matière de stockage des données. 

Comme l’indique M. Wernow, « La précision à atteindre est incroyable. Mais c’est ce qui fait que le travail en vaut la peine. » Grâce aux efforts de ses ingénieurs, Seagate protège l’intégrité du stockage des données, accompagne la croissance des données et garantit l’accès aux informations essentielles qui alimentent les différents secteurs, relient les communautés et favorisent l’innovation partout dans le monde.